Rozdíl mezi entalpií a vnitřní energií

Enthalpy vs Internal Energy

Pro studijní účely v chemii rozdělujeme vesmír na dva jako systém a okolí. Část, která nás zajímá, je kdykoli systém a zbytek je obklopen. Entalpie a vnitřní energie jsou dva pojmy související s prvním zákonem termodynamiky a popisují reakce probíhající v systému a okolí.

Co je Enthalpy?

Když probíhá reakce, může absorbovat nebo vyvíjet teplo, a pokud je reakce prováděna při konstantním tlaku, nazývá se toto teplo entalpií reakce. Entalpii molekul nelze měřit. Proto se měří změna entalpie během reakce. Změna entalpie (∆H) pro reakci při dané teplotě a tlaku se získá odečtením entalpie reakčních složek od entalpie produktů. Pokud je tato hodnota záporná, pak je reakce exotermická. Pokud je hodnota kladná, pak je reakce považována za endotermickou. Změna entalpie mezi kterýmkoli párem reaktantů a produktů je nezávislá na cestě mezi nimi. Kromě toho změna entalpie závisí na fázi reakčních složek. Například, když kyslíkové a vodíkové plyny reagují za vzniku vodní páry, je změna entalpie -483,7 kJ. Pokud však stejné reakční složky reagují za vzniku kapalné vody, je změna entalpie -571,5 kJ.

2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (g); ∆H = -483,7 kJ

2H₂ (g) + O₂ (G) → 2H₂O (l); ∆H = -571,7 kJ

Co je vnitřní energie?

Teplo a práce jsou dva způsoby přenosu energie. V mechanických procesech může být energie přenášena z jednoho místa na druhé, ale celkové množství energie je zachováno. V chemických transformacích platí podobný princip. Zvažte reakci, jako je spalování metanu.

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂Ó

Pokud reakce probíhá v uzavřené nádobě, vše, co se stane, je uvolnění tepla. Tento uvolněný enzym bychom mohli použít k provádění mechanických prací, jako je provozování turbíny nebo parního stroje atd. Existuje nekonečné množství způsobů, jak lze energii produkovanou reakcí rozdělit mezi teplo a práci. Zjistilo se však, že součet vyvíjeného tepla a provedené mechanické práce je vždy konstantní. To vede k myšlence, že při přechodu z reakčních složek na produkty existuje určitá vlastnost zvaná vnitřní energie (U). Změna vnitřní energie se označuje jako ∆U.

∆U = q + w; kde q je teplo a w je vykonaná práce

Vnitřní energie se nazývá státní funkce, protože její hodnota závisí na stavu systému a ne na tom, jak se systém v tomto stavu dostal. To znamená, že změna U, při přechodu z počátečního stavu „i“ do konečného stavu „f“, závisí pouze na hodnotách U v počátečním a konečném stavu..

∆U = U_F - U_i

Podle prvního zákona termodynamiky je vnitřní energetická změna izolovaného systému nulová. Vesmír je izolovaný systém; proto ∆U pro vesmír je nula.